用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊及其制造方法
【專利摘要】提供了用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊，該電磁感應(yīng)模塊包括帶有磁粉的磁片，該磁片具有在其一個表面中形成的凹槽部分，該凹槽部分具有與線圈圖案相應(yīng)的形狀，并且線圈設(shè)置在凹槽部分中。
【專利說明】用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊及其制造方法
[0001]相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年12月21日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請N0.10-2012-0151009的優(yōu)先權(quán)，其公開的內(nèi)容通過引用并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊及其制造方法，用于減小無線充電元件的厚度并提高充電效率。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，電磁感應(yīng)型無線充電原理為包括一系統(tǒng)，該系統(tǒng)里在無線充電模塊中通過交流電流感應(yīng)的磁場在插裝到例如智能電話的通訊裝置的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并且蓄電池由產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢充電。
[0005]基于法拉第定律，無線充電效率以小時為基準(zhǔn)改變的磁通的變化量來決定。
[0006]在通常的移動裝置中，安裝無線充電模塊的空間位于電池附近，因此無線充電系統(tǒng)的效率可能由于電池而降低。
[0007]為了解決上述缺點(diǎn)，利用磁片防止無線充電系統(tǒng)的效率由于電池而減低。
[0008]根據(jù)相關(guān)技術(shù)的無線充電方法，利用電磁感應(yīng)方法在一包括發(fā)射器和接收器的系統(tǒng)中進(jìn)行充電，在這種情況中，接收器包括彼此分離的線圈和磁片，并且線圈和磁片通過粘結(jié)層彼此粘合。
[0009]然而，由于粘結(jié)層，無線充電元件可能相對較厚，其空間效率可能降低。
[0010]因此，為了減少無線充電元件的厚度并增加其充電效率，對磁片改進(jìn)的需求在穩(wěn)步增長。
[0011]專利文獻(xiàn)I (下列相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))公開了一種無線充電片，包括磁片、粘結(jié)層和線圈，但是沒有公開如本發(fā)明實(shí)施例中那樣在片材中形成凹槽部分的結(jié)構(gòu)。
[0012][相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0013](專利文獻(xiàn)I)韓國專利公開出版物N0.10-2009-0113418
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的一方面提供用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊及其制造方法，用于減小無線充電元件厚度并提高充電效率。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的這一方面，其提供的用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊包括:磁片，該磁片包括磁粉并具有在該磁片的一個表面中形成的凹槽部分，該凹槽部分具有與線圈圖案相應(yīng)的形狀；和設(shè)置在凹槽部分中的線圈。
[0016]磁片可以具有0.1mm到0.5mm的厚度。
[0017]磁片可以具有0.25mm到0.5mm的厚度。
[0018]線圈圖案可以是具有兩個或更多個螺圈的螺旋形式。[0019]磁粉可以包括金屬粉末、金屬碎片和鐵酸鹽中的至少一者。
[0020]金屬粉末和金屬碎片可以包括從包含鐵(Fe)、鐵娃(Fe-Si)合金、鐵-娃-招(Fe-S1-Al)合金、鐵-硅-鉻(Fe-S1-Cr)合金、和鎳-鐵-鑰(N1-Fe-Mo)合金的組中選擇出的至少一者。
[0021]鐵酸鹽可以包括鎳-鋅-銅(N1-Zn-Cu)或錳-鋅(Mn_Zn)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其提供了用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊的制造方法，該方法包括:利用包括磁粉的漿料制備基片；形成凹槽部分，該凹槽部分具有與基片中的線圈圖案相應(yīng)的形狀；通過燒結(jié)基片形成磁片；和通過鍍覆工藝在凹槽部分中形成線圈。
[0023]磁片可以具有0.1mm到0.5mm的厚度。
[0024]磁片可以具有0.25mm到0.5mm的厚度。
[0025]線圈樣式可以是具有兩個或更多個螺圈的螺旋形式。
[0026]磁粉可以包括金屬粉末、金屬碎片和鐵酸鹽中的至少一者。
[0027]金屬粉末和金屬碎片可以包括從包含鐵(Fe)、鐵硅(Fe-Si)合金、鐵-硅-鋁(Fe-S1-Al)合金、鐵-硅-鉻(Fe-S1-Cr)合金、和鎳-鐵-鑰(N1-Fe-Mo)合金的組中選擇出的至少一者。
[0028]鐵酸鹽可以包括鎳-鋅-銅(N1-Zn-Cu)或錳-鋅(Mn_Zn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]依照下列結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，將對本發(fā)明上述的和其他的方面、特征和其他優(yōu)點(diǎn)有更加清楚地了解，其中:
[0030]圖1是顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊的透視圖；
[0031]圖2是沿圖1的線A-A’的剖視圖；
[0032]圖3是圖示了制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊的方法的流程圖；
[0033]圖4是描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的依照用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊的厚度的無線充電效率和根據(jù)對比例的依照用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊的厚度的無線充電效率的曲線圖；和
[0034]圖5是示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方式的無線充電元件的剖視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0035]在下文中，將參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)解釋。然而，本發(fā)明可以具體表現(xiàn)為多種不同的形式，并且不應(yīng)當(dāng)理解為限制于本文中闡述的實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)施方式，使得本發(fā)明的公開內(nèi)容將全面且完整，并且對本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地表達(dá)本發(fā)明的范圍。在圖中，元件的形狀和尺寸為清楚起見而可以放大，并且相同的附圖標(biāo)記將在整個文件中表示相同或相似的元件。
[0036]同時，在描述本發(fā)明的實(shí)施方式中，無線充電元件可以是發(fā)射功率的無線電功率發(fā)送裝置和接收及存儲電能的無線電功率接收裝置的統(tǒng)稱。[0037]圖1是顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊I的透視圖。
[0038]圖2是沿圖1的線A-A’的剖視圖。
[0039]參見圖1和圖2，本發(fā)明實(shí)施方式提供的用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊I包括磁片10和線圈20，所述磁片10包括凹槽部分30，所述線圈20設(shè)置在凹槽部分30中。
[0040]磁片10可以包括磁粉，并且磁粉可以包括金屬粉末、金屬碎片和鐵酸鹽(ferrite)中的至少一者。
[0041]金屬粉末和金屬粉末碎片可以包括從包含鐵(Fe)、鐵娃(Fe-Si)合金、鐵-娃-招(Fe-S1-Al)合金、鐵-硅-鉻(Fe-S1-Cr)合金、和鎳-鐵-鑰(N1-Fe-Mo)合金的組中選擇出的至少一者，但是并不限制于此。
[0042]鐵酸鹽可以包括鎳-鋅-銅(N1-Zn-Cu)和錳-鋅(Mn-Zn)中的至少一者，但是并不限制于此。
[0043]凹槽部分30 (其中設(shè)置有線圈20的空間)可以具有與線圈20的圖案形狀相應(yīng)的形狀。
[0044]不同于根據(jù)相關(guān)技術(shù)通過粘合層將彼此分離的將磁片和線圈粘合的方法，線圈20可以直接形成在磁片10上，以減少無線充電元件的厚度。
[0045]此外，根據(jù)實(shí)施方式，凹槽部分30形成在磁片10中，并且線圈20設(shè)置在凹槽部分30中，由此與采用設(shè)置線圈20而不是在磁片10中形成凹槽部分30的方法的情況相比，可以改善無線充電效率。
[0046]原因是在模塊的總厚度中，當(dāng)制造的電磁感應(yīng)模塊I在兩種情況下具有相同的厚度時，與磁片10中沒有形成凹槽部分30且線圈20是形成在磁片10上的情況相比，磁片10中形成有凹槽部分30且線圈20設(shè)置在凹槽部分30的情況下，磁片10的厚度比是增加的。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊I可以具有0.1mm到0.5mm的厚度。
[0048]圖4是描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的依照用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊的厚度的無線充電效率和根據(jù)對比例的依照用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊的厚度的無線充電效率的曲線圖。
[0049]當(dāng)電磁感應(yīng)模塊I的厚度是0.5mm或更少時，作為無線充電元件的結(jié)構(gòu)，電磁感應(yīng)模塊可以具有商業(yè)性，而當(dāng)其厚度超過0.5mm時，與沒有形成凹槽部分且線圈獨(dú)立地形成在磁片上(圖4的對比例)的情況相比，電磁感應(yīng)模塊中幾乎不存在充電效率方面的差距。此外，當(dāng)電磁感應(yīng)模塊I的厚度小于0.1mm時，磁場吸收效應(yīng)降低并因此充電效率低于50%，使得電磁感應(yīng)模塊I不能合適地作為無線充電組件使用，并且與磁片和線圈分別地形成的情況(圖4的對比例)相比，在充電效率上幾乎沒有差別。
[0050]此外，如圖4中所示，可以領(lǐng)會的是，電磁感應(yīng)模塊I的厚度是0.25mm的點(diǎn)作為邊界，充電效率的增長率開始減少。也就是說，當(dāng)電磁感應(yīng)模塊I的厚度小于0.25mm時，在電磁感應(yīng)模塊中磁片對線圈的厚度比迅速地增加，因此充電效率急劇上升，并且當(dāng)電磁感應(yīng)模塊I的厚度是0.25mm或更大時，磁片對線圈的厚度比保持為具有預(yù)定的水平，使得當(dāng)電磁感應(yīng)模塊的厚度增加時，充電效率平穩(wěn)地增加。
[0051]因此，電磁感應(yīng)模塊I的厚度可以在0.25mm至0.5mm的范圍內(nèi)，在該范圍中根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的在磁片中形成凹槽部分并且將線圈設(shè)置在凹槽部分中的效果最顯著地顯示出了。
[0052]由于線圈20形成在配置為基片的磁片10的凹槽部分30中，可以不產(chǎn)生由于線圈20而進(jìn)一步增加厚度的情況。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式電磁感應(yīng)模塊I的厚度可以等于磁片10的厚度,磁片10的厚度可以是0.5mm或更少。
[0053]線圈20的圖案形狀不限制于此，而可以是具有兩個或更多螺圈螺旋的形式。螺旋的形式可以是圓形、四邊形等，用于無線充電的線圈20的圖案形式可以是改變?yōu)榫哂衅渌男螤睢?br> [0054]線圈20具有形成在其中的磁路，以傳遞由輸入電流感應(yīng)的磁場或接收感應(yīng)磁場以產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而能夠無線(不接觸的)功率傳輸。
[0055]通常，當(dāng)電磁感應(yīng)模塊I用于無線充電元件時，電磁感應(yīng)模塊I需要重復(fù)地與平面、曲面或粗糙表面粘合或分離。因此，可以通過半切削(half-cutting)磁片10而使該磁片10具有柔韌性。
[0056]在半切削過程中，凹槽在基片中形成，以具有等于片材厚度的一半或更少的深度，并且凹槽可以以矩陣模式的形式形成在平面中。然而，凹槽可以是改變?yōu)槠渌膱D案模式，在此不限制于此。
[0057]凹槽可以是U形的凹槽或V形的凹槽，凹槽的形狀可以根據(jù)其預(yù)期目的而適當(dāng)?shù)剡x擇。
[0058]圖3是圖示了制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊I的方法的流程圖。
[0059]參考圖3，制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊I的方法包括:利用包括磁粉的漿料準(zhǔn)備基片；形成凹槽部分30，該凹槽部分30具有與在基片中的線圈20的圖案形狀相應(yīng)的形狀；通過燒結(jié)基片形成磁片10 ;和通過鍍覆步驟在凹槽部分30中形成線圈20。
[0060]同時，基片可以通過將磁粉與粘合劑和造型溶劑混合并利用流延工藝(tapecasting process)、刮片方法(doctor blade method)等而制造成片狀,所述磁粉具有用于獲得期望特性的成分。然而，制造基片的方法不限于此，因此任何能夠處理燒結(jié)磁粉的方法都可以使用而沒有限制。
[0061]用于形成基片的漿料可以通過混合磁粉和粘合劑樹脂并添加發(fā)性溶劑而制備，以控制粘性，所述磁粉具有適當(dāng)?shù)某煞植ń饘俜勰⒔饘偎槠丸F酸鹽中的至少一者。
[0062]揮發(fā)性溶劑在此沒有限制，但是可以包括甲苯、酒精和甲基乙基酮(MEK (methylethyl ketone))中的至少一者。
[0063]粘合劑可以是從包括水玻璃、聚酰亞胺(polyimide)、聚酰胺(polyamide)、娃、酹醛樹脂和丙烯酸的組中選擇出的至少一者，但是并不限制于此。
[0064]如果漿料需要具有絕緣性質(zhì)，則陶瓷粉末可以添加到漿料中，該陶瓷粉末可以包括高嶺土(kaolin)、滑石(talc)等等，但是任何具有電絕緣性質(zhì)的材料都可以使用，并不限制于此。
[0065]基片可以通過涂覆衆(zhòng)料而形成，以具有0.1mm到0.5mm的厚度,對其上進(jìn)行干燥。
[0066]凹槽部分30可以形成在基片上，以通過例如激光蝕刻等方法在其中設(shè)置線圈20，并且磁片10可以由燒結(jié)基片而形成。
[0067]線圈20可以通過鍍覆工藝設(shè)置在凹槽部分30中。
[0068]為了避免重復(fù)描述，在描述制造用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊的方法中，省略了與上述的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊I一致的元件的描述。
[0069]圖5是示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方式的無線充電元件的剖視圖。
[0070]參見圖5，無線充電元件包括無線充電發(fā)射器100和無線充電接收器200。無線充電接收器100和無線充電接收器200中的每一個可以包括用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊I，該電磁感應(yīng)模塊I包括具有磁粉的磁片10并具有形成在磁片的一個表面中的凹槽部分30，該凹槽部分30具有與線圈20的圖案形狀相應(yīng)的形狀，并且線圈20設(shè)置在凹槽部分30中。
[0071]當(dāng)交流電壓施加到無線充電發(fā)射器100的線圈20時，圍繞線圈20的磁場改變，圍繞相鄰無線充電發(fā)射器100設(shè)置的無線充電接收器200的線圈20的磁場也相應(yīng)改變。
[0072]無線充電接收器200的線圈20可以根據(jù)在無線充電接收器200的線圈20中磁場的變化而傳遞電壓。
[0073]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以提供用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊及其制造方法，用于減小無線充電元件的厚度并提高充電效率。
[0074]已經(jīng)結(jié)合實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了顯示和描述，對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的是，在不脫離由附帶的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行的修改和改變。
【權(quán)利要求】
1.用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊，該電磁感應(yīng)模塊包括: 磁片，該磁片包括磁粉并具有在該磁片的一個表面中形成的凹槽部分，該凹槽部分具有與線圈圖案相應(yīng)的形狀；和 設(shè)置在所述凹槽部分中的線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)模塊，其中所述磁片具有0.1mm到0.5mm的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)模塊，其中所述磁片具有0.25mm到0.5mm的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)模塊，其中所述線圈圖案是具有兩個或更多個螺圈的螺旋形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)模塊，其中所述磁粉包括金屬粉末、金屬碎片和鐵酸鹽中的至少一者。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁感應(yīng)模塊，其中所述金屬粉末和所述金屬碎片包括從包含鐵、鐵硅合金、鐵-硅-鋁合金、鐵-硅-鉻合金和鎳-鐵-鑰合金的組中選擇出的至少一者O
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁感應(yīng)模塊，其中所述鐵酸鹽包括鎳-鋅-銅或錳-鋅。
8.—種制造用于無線充電元件的電磁感應(yīng)模塊的方法，該方法包括: 利用包括磁粉的漿料制備基片； 形成凹槽部分，該凹槽部分具有與所述基片中的線圈圖案相應(yīng)的形狀； 通過燒結(jié)所述基片形成磁片；和 和通過鍍覆工藝在所述凹槽部分中形成線圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述磁片具有0.1mm到0.5mm的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述磁片具有0.25mm到0.5mm的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述線圈圖案是具有兩個或更多個螺圈的螺旋形式。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述磁粉包括金屬粉末、金屬碎片和鐵酸鹽中的至少一者。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述金屬粉末和金屬碎片包括從包含鐵、鐵硅合金、鐵-硅-鋁合金、鐵-硅-鉻合金和鎳-鐵-鑰合金的組中選擇出的至少一者。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述鐵酸鹽包括鎳-鋅-銅或錳-鋅。
【文檔編號】H01F41/02GK103887039SQ201310082812
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】鄭昌烈, 崔東赫, 安成庸 申請人:三星電機(jī)株式會社